Construção de redes complexas de interações entre SNPs: uma abordagem computacional e estatística

dc.contributor.advisor1Cerqueira, Andressa
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/1934493281651316
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-3803-9253
dc.contributor.authorLucca, Rafaela Miglinski
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/5388923248394598
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0001-8161-6311
dc.contributor.refereeSoler, Júlia Maria
dc.contributor.refereeCaetano, Sabrina Luzia
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/2947693375237766
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/2340330162391128
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-0179-8574
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0009-0001-3741-8190
dc.date.accessioned2026-07-02T17:03:48Z
dc.date.issued2026-03-09
dc.description.abstractSingle nucleotide polymorphisms (SNPs) represent the most common form of genetic variation in the human genome and have been extensively studied due to their impact on phenotypic traits and susceptibility to complex diseases. Although genome-wide association studies (GWAS) have yielded important discoveries by testing each SNP marginally, this approach tends to overlook dependencies between loci, a phenomenon known as epistasis, which may leave part of the phenotypic genetic variance unexplained. To address this limitation, the present work proposes a two-step approach for identifying SNP–SNP interactions associated with blood glucose levels (mg/dL). In the first step, simple linear regression models are fitted to pre-select SNPs with the strongest evidence of marginal association with the phenotype. In the second step, Interaction Forests are applied to the selected subset to rank SNP pairs according to their interaction effect, as quantified by the Effect Importance Measure (EIM). Prioritized pairs are subsequently validated using linear regression models with interaction terms. Missing SNPs were imputed using Markov chains and recombination fractions, and the data were obtained from the ISA-Capital study, comprising 698 genotyped participants and 324,471 SNPs after quality control. Simulation results demonstrated that Interaction Forests consistently recovered pairs with artificially introduced interactions under both quantitative and qualitative scenarios. In the application to real data, the regression-based pre-selection strategy (Case 3) yielded the lowest interaction p-values among the three approaches evaluated, with pairs reaching p < 10^-15, and enabled the construction of SNP interaction networks with connected components and identifiable cycles. These findings reinforce the potential of the proposed methodology for detecting epistasis in high-dimensional genomic data.eng
dc.description.resumoOs polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) representam a forma mais comum de variação genética no genoma humano e têm sido amplamente investigados em razão de seu impacto em características fenotípicas e na suscetibilidade a doenças complexas. Apesar dos avanços proporcionados pelos estudos de associação genômica ampla (GWAS), que testam cada SNP de forma marginal, essa abordagem tende a ignorar dependências entre loci, fenômeno conhecido como epistasia, o que pode deixar parte da variância genética do fenótipo inexplicada. Diante desse cenário, este trabalho propõe uma abordagem em duas etapas para identificar interações entre SNPs associadas aos níveis de glicose sanguínea (mg/dL). Na primeira etapa, modelos de regressão linear simples são ajustados para pré-selecionar os SNPs com maior evidência de associação marginal com o fenótipo. Na segunda etapa, Florestas de Interação são aplicadas ao subconjunto selecionado para ranquear pares de SNPs por seu efeito de interação, medido pela métrica Effect Importance Measure (EIM). Os pares priorizados são então validados por meio de regressão linear com termos de interação. SNPs ausentes foram imputados por meio de cadeias de Markov e frações de recombinação, e os dados provêm do estudo ISA-Capital, com 698 participantes genotipados para 324.471 SNPs após controle de qualidade. Os resultados do estudo de simulação demonstraram que as Florestas de Interação são capazes de recuperar de forma consistente os pares com interações inseridas artificialmente, tanto em cenários quantitativos quanto qualitativos. Na aplicação aos dados reais, a abordagem com pré-seleção por regressão (Caso 3) produziu os menores p-valores de interação entre as três estratégias avaliadas, com pares apresentando p < 10^-15, e permitiu a construção de redes de interação entre SNPs com estruturas conectadas e ciclos identificáveis. Esses achados reforçam o potencial da metodologia proposta para a detecção de epistasia em dados genômicos de alta dimensionalidade.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationLUCCA, Rafaela Miglinski. Construção de redes complexas de interações entre SNPs: uma abordagem computacional e estatística. 2026. Dissertação (Mestrado em Estatística) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24291.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24291
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma Interinstitucional de Pós-Graduação em Estatística - PIPGEs
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectSNPspor
dc.subjectRedes de interação genéticapor
dc.subjectFlorestas de interaçãopor
dc.subjectEpistasiapor
dc.subjectSNPseng
dc.subjectGenetic interaction networkseng
dc.subjectInteraction forestseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA::ANALISE DE DADOS
dc.subject.ods3. Saúde e Bem-Estar
dc.titleConstrução de redes complexas de interações entre SNPs: uma abordagem computacional e estatísticapor
dc.title.alternativeConstruction of complex interaction networks among SNPs: a computational and statistical approacheng
dc.typeDissertação

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